Tập huấn các bộ quản lý, giáo viên về xây dựng chủ đề giáo dục trong giáo dục trung học: Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:43

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tập huấn các bộ quản lý, giáo viên về xây dựng chủ đề giáo dục trong giáo dục trung học: Phần 1 gồm các nội dung chính như sau: một số vấn đề chung về giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông; xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề/bài học STEM trong chương trình giáo dục phổ thông. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tập huấn các bộ quản lý, giáo viên về xây dựng chủ đề giáo dục trong giáo dục trung học: Phần 1

GIẢNG VIÊN, CHUYÊN GIA TƯ VẤN XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM 1. Đơn vị tổ chức thực hiện: Ban Quản lý chương trình phát triển Giáo dục Trung học giai đoạn 2 2. Đơn vị thẩm định: Vụ Giáo dục Trung học 3. Tư vấn Tư vấn quốc tế: TS. Nguyễn Thị Phước Lai Tư vấn trong nước: PGS.TS. Nguyễn Văn Biên Nhóm nghiên cứu miền Bắc: Cố vấn: PGS. TS. Nguyễn Văn Hiền (Trưởng nhóm) TS. Phạm Thị Bình PGS. TS. Nguyễn Hoài Nam TS. Lê Xuân Quang TS. Dương Xuân Quý TS. Nguyễn Chí Thanh Nhóm nghiên cứu miền Nam: Cố vấn: TS. Nguyễn Thị Thu Trang (Trưởng nhóm) TS. Vũ Như Thư Hương TS. Thái Hoài Minh TS. Nguyễn Thanh Nga TS. Nguyễn Thị Nga Ths. NCS Lê Hải Mỹ Ngân 2
Tập huấn cán bộ quản lí, giáo viên về xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong giáo dục trung học MỤC LỤC Phần 1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG GIÁO DỤC PHỔ THÔNG ................................................................................................................ 5 1. Khái quát chung về STEM ..................................................................................... 5 2. Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc triển khai giáo dục STEM ............................. 11 3. Vai trò và ý nghĩa của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông ....................... 16 4. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 ............................ 18 Phần 2. XÂY DỰNG KẾ HOẠCH DẠY HỌC CHỦ ĐỀ/BÀI HỌC STEM TRONG CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG ....................................................... 25 1. Định hướng xây dựng chủ đề/bài học STEM ....................................................... 25 2. Xây dựng chủ đề/ bài học STEM ......................................................................... 28 3. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề/ bài học STEM ............................................ 37 Phần 3. TỔ CHỨC DẠY HỌC VÀ KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ DẠY HỌC CÁC CHỦ ĐỀ STEM THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC ........ 44 1. Một số phương pháp dạy học hiệu quả trong giáo dục STEM ............................. 44 2. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM................................................................. 48 3. Đánh giá trong giáo dục STEM ............................................................................ 51 4. Cơ sở vật chất trong thực hiện giáo dục STEM ở trường trung học .......................... 58 5. Vai trò của các cấp quản lí đối với giáo dục STEM ............................................. 60 6. Hướng dẫn sinh hoạt chuyên môn khi xây dựng và thực hiện chủ đề giáo dục STEM ................................................................................................................. 63 7. Hướng dẫn sử dụng hệ thống tập huấn trực tuyến................................................ 71 HỎI ĐÁP VỀ GIÁO DỤC STEM............................................................................ 76 3
Phần 4. THỰC HÀNH XÂY DỰNG, TỔ CHỨC THỰC HIỆN MỘT SỐ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM TRONG CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG CẤP TRUNG HỌC CƠ SỞ VÀ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG....................................... 79 1. Chủ đề minh hoạ cấp THCS ................................................................................. 79 Chủ đề: Bộ dụng cụ học hình học cho người khiếm thị (TRƯỜNG THCS NGUYỄN TRƯỜNG TỘ, TP. VĨNH LONG) ...................... 79 2. Chủ đề minh hoạ cấp THPT ............................................................................... 106 Chủ đề. Thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả (TRƯỜNG THPT SỐ 3 LÀO CAI) ................................................................... 106 GIỚI THIỆU QUÁ TRÌNH TRIỂN KHAI XÂY DỰNG VÀ DẠY HỌC CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM MINH HOẠ ............................................................................. 125 Chủ đề 1. Thuyền chở vật liệu ........................................................................... 127 Chủ đề 2. Bóng cứu hạn (TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÙNG VƯƠNG, PHÚ THỌ) ............................ 134 Chủ đề 3. Bình chữa cháy mini (TRƯỜNG THPT NGUYỄN DU, TP.HCM) .................................................... 151 Chủ đề 4. Thiết kế hệ thống báo động khi mở cửa (TRƯỜNG THCS & THPT NGUYỄN SIÊU, HÀ NỘI) .................................. 186 Chủ đề 5: Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị (TRƯỜNG THPT CHÚC ĐỘNG, HÀ NỘI)..................................................... 213 Chủ đề 6. Hệ thống hỗ trợ quang hợp cho cây rong đuôi chó (TRƯỜNG THPT GIA ĐỊNH, TP. HCM) ........................................................ 241 Chủ đề 7. Âm thanh và cuộc sống (TRƯỜNG THCS TRẦN VĂN ƠN, TP. HCM) ............................................... 279 Chủ đề 8. Trồng cây với dung dịch thủy canh từ phân bón hóa học (TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÙNG VƯƠNG, PHÚ THỌ) ............................ 299 Chủ đề 9. Đèn ngủ tiết kiệm điện tích hợp sạc điện thoại (TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÍ TỰ TRỌNG, CẦN THƠ).............................. 316 Chủ đề 10. Xây dựng quy trình làm sữa chua (TRƯỜNG THPT MỸ HÀO, HƯNG YÊN) ..................................................... 333 4
Tập huấn cán bộ quản lí, giáo viên về xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong giáo dục trung học Phần 1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG GIÁO DỤC PHỔ THÔNG 1. Khái quát chung về STEM 1.1. Vài nét về lịch sử phát triển STEM 1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới Ở nhiều quốc gia, cải cách giáo dục tập trung vào việc tăng khả năng, hứng thú, đam mê khoa học của học sinh đối với STEM và giảng dạy STEM. Tại Mỹ: Giáo dục STEM không phải là vấn đề quá mới ở Mỹ, nhưng gần đây nó dành được sự quan tâm lớn của quốc gia thông qua luật liên bang. Có ba khuyến cáo quan trọng cho những nhà hoạch định chính sách phát triển các công cụ nhằm xây dựng những vấn đề liên quan đến STEM một cách toàn diện gồm: Yêu cầu xây dựng một cách nghiêm túc chương trình giáo dục STEM trong hệ đào tạo 12 năm; cải thiện việc dạy và học STEM trên phạm vi toàn quốc; hỗ trợ các mô hình mới tập trung vào sự phù hợp để chắc chắn rằng tất cả các học sinh đều có những kĩ năng STEM sau khi tốt nghiệp. Một trong các chiến lược chung nhất ở Mỹ hướng tới STEM là nâng cao yêu cầu về Toán học và Khoa học đối với học sinh tốt nghiệp. Cách tiếp cận này là cơ sở giúp các nhà trường có thể tác động tới tất cả học sinh. Tại Pháp: Giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học. Trong giai đoạn chính của bậc Tiểu học, học sinh được học về Toán học, Khoa học tự nhiên và Công nghệ. học sinh đã được tham gia các hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm thúc đẩy sự quan tâm của các em về Khoa học và Công nghệ, bên cạnh đó phát triển tư duy phê phán của học sinh. Tại Anh: Giáo dục STEM đã được phát triển thành một chương trình quốc gia với mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao. Chương trình hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM bao gồm 4 nội dung chính: Một là, tuyển 5
dụng giáo viên giảng dạy STEM. Theo đó, dạy tích hợp không phải là một giáo viên dạy nhiều môn học một lúc mà các giáo viên các môn học khác nhau phải hợp tác, cùng xây dựng bài giảng để học sinh có thể vận dụng kiến thức và kĩ năng của nhiều môn để giải quyết một vấn đề. Hai là, bồi dưỡng nâng cao trình độ của giáo viên. Ba là, cải tiến và làm phong phú chương trình học cả trong và ngoài lớp học. Bốn là, phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học. 1.2.2. Giáo dục STEM ở Việt Nam Việt Nam là quốc gia đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế, cuộc Cách mạng 4.0 mở ra nhiều cơ hội trong việc nâng cao trình độ công nghệ, nâng cao năng lực sản xuất và cạnh tranh sản phẩm đồng thời là cơ hội lớn cho sản xuất công nghiệp với trình độ và công nghệ tiên tiến. Tại Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ đã chỉ rõ: “Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 với xu hướng phát triển dựa trên nền tảng tích hợp cao độ của hệ thống kết nối số hóa - Vật lí – Sinh học với sự đột phá của Internet vạn vật và trí tuệ nhân tạo đang làm thay đổi căn bản nền sản xuất của thế giới. Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 với đặc điểm là tận dụng một cách triệt để sự lan tỏa của số hóa và công nghệ thông tin. Làn sóng công nghệ mới này đang diễn ra với tốc độ khác nhau tại các quốc gia trên thế giới, nhưng đang tác động mạnh mẽ, ngày một tăng tới mọi mặt của đời sống kinh tế- xã hội, dẫn đến việc thay đổi phương thức và lực lượng sản xuất của xã hội. Tuy nhiên, nếu không bắt nhịp được với tốc độ phát triển của thế giới và khu vực, Việt Nam sẽ phải đối mặt những thách thức, tác động tiêu cực như: Sự tụt hậu về công nghệ dẫn đến suy giảm sản xuất kinh doanh; dư thừa lao động có kĩ năng và trình độ thấp gây phá vỡ thị trường lao động truyền thống, ảnh hưởng tới tình hình kinh tế xã hội đất nước.” Chúng ta đang tích cực thực hiện đổi mới căn bản toàn diện giáo dục đào tạo theo tinh thần của Nghị quyết 29-BCHTW, đổi mới phương pháp dạy, hình thức tổ chức dạy học để chuyển từ chủ yếu quan tâm đến việc cung cấp kiến thức sang việc quan tâm hình thành, phát triển các năng lực, phẩm chất người học, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh, tăng cường kĩ năng thực hành… 6
Tập huấn cán bộ quản lí, giáo viên về xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong giáo dục trung học Thực hiện chủ trương đổi mới đồng bộ hình thức dạy học, phương pháp dạy học và kiểm tra, đánh giá kết quả giáo dục; để tăng cường việc gắn liền dạy học trong nhà trường với thực tiễn cuộc sống và góp phần hình thành năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trung học. Từ năm 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức cuộc thi “Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho học sinh trung học” và cuộc thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp dành cho giáo viên trung học”. Đặc biệt, cuộc thi “Khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học” do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức dành cho học sinh phổ thông đã trở thành điểm sáng tích cực trong giáo dục định hướng năng lực… Về cơ bản, đây là một hình thức của giáo dục STEM. Các cuộc thi này là ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực cho học sinh hình thành những kĩ năng học tập và lao động trong thế kỉ 21 của Bộ Giáo dục và Đào tạo và đó cũng là mục tiêu mà giáo dục STEM hướng tới. Nhận thấy vai trò của giáo dục STEM như là một giải pháp quan trọng và hiệu quả trong việc đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam. Bộ Giáo dục và Đào tạo đã nhấn mạnh việc vận dụng dạy học giải quyết vấn đề, các phương pháp thực hành, dạy học theo dự án trong các môn học; tích cực ứng dụng công nghệ thông tin phù hợp với nội dung bài học. Quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp giáo dục STEM trong việc thực hiện chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan. 1.2. Khái niệm STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM (Hình 1), trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác. 7
Science (Nhà khoa học: Trả lời câu hỏi) Engineers: Solve problems Scientists: answer questions (Kĩ sư: Giải quyết vấn đề) Technology Math Knowledge Engineering Hình 1: Chu trình STEM (theo https://www.knowatom.com) “Science” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ “Technology” sang “Knowledge” thể hiện quy trình sáng tạo khoa học. Đứng trước thực tiễn với "Công nghệ" hiện tại, các nhà khoa học, với năng lực tư duy phản biện, luôn đặt ra những câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ, đó là các câu hỏi/vấn đề khoa học. Trả lời các câu hỏi khoa học hoặc giải quyết các vấn đề khoa học sẽ phát minh ra các "Kiến thức" khoa học. Ngược lại, “Engineering” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể hiện quy trình kĩ thuật. Các kĩ sư sử dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế, sáng tạo ra công nghệ mới. Như vậy, trong chu trình STEM, "Science" được hiểu không chỉ là "Kiến thức" thuộc các môn khoa học (như Vật lí, Hoá học, Sinh học) mà bao hàm "Quy trình khoa học" để phát minh ra kiến thức khoa học mới. Tương tự như vậy, "Engineering" trong chu trình STEM không chỉ là "Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kĩ thuật" mà bao hàm "Quy trình kĩ thuật" để sáng tạo ra "Công nghệ" mới. Hai quy trình nói trên tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kĩ thuật theo mô hình "xoáy ốc" mà cứ sau mỗi chu trình thì lượng kiến thức khoa học tăng lên và cùng với nó là công nghệ phát triển ở trình độ cao hơn. 8
Tập huấn cán bộ quản lí, giáo viên về xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong giáo dục trung học Một số khái niệm liên quan + STEM mở: Bao gồm nhiều hơn 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và Khoa học) như Nghệ thuật, Nhân văn, Robot,… + STEM đóng: Bao gồm 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và Khoa học). + STEM khuyết: Bao gồm ít hơn 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và Khoa học). + STEAM: là hướng tiếp cận giáo dục sử dụng mô hình STEM kết hợp với nghệ thuật, nhân văn (Art). + STEM và sáng tạo KHKT: STEM là cơ sở giúp học sinh phát triển thành các dự án sáng tạo KHKT. 1.3. Giáo dục STEM Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước những vấn đề thực tiễn ("công nghệ" hiện tại) cần giải quyết, đòi hỏi học sinh phải tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học và vận dụng kiến thức để thiết kế và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề ("công nghệ" mới). Như vậy, mỗi bài học STEM sẽ đề cập và giao cho học sinh giải quyết một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động kiến thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức mới để sử dụng. Quá trình đó đòi hỏi học sinh phải thực hiện theo "Quy trình khoa học" (để chiếm lĩnh kiến thức mới) và "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức đó vào việc thiết kế và thực hiện giải pháp ("công nghệ" mới) để giải quyết vấn đề. Đây chính là sự tiếp cận liên môn trong giáo dục STEM, dù cho kiến thức mới mà học sinh cần phải học để sử dụng trong một bài học STEM cụ thể có thể chỉ thuộc một môn học. Trong tài liệu này, giáo dục STEM được sử dụng theo mô tả trong Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 như sau: Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. Khi nói đến mô hình giáo dục STEM, chúng tôi muốn đề cập đến một nội hàm bao gồm cả khía cạnh chương trình giáo dục, nguồn lực thực hiện chương trình và các chính sách thúc đẩy chương trình giáo dục STEM trong thực tiễn (Hình 2). 9
Hình 2. Mô hình giáo dục STEM 1.4. Mục tiêu giáo dục STEM Dưới góc độ giáo dục và vận dụng trong bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM một mặt thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thông, mặt khác giáo dục STEM nhằm: – Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc lĩnh vực STEM cho HS: Đó là khả năng vận dụng những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ. HS biết về quy trình thiết kế kĩ thuật và chế tạo ra các sản phẩm. – Phát triển các năng lực chung cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội, cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực tự chủ và tự học. – Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có 10
Tập huấn cán bộ quản lí, giáo viên về xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong giáo dục trung học năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước. 2. Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc triển khai giáo dục STEM 2.1. Cơ sở lí luận Chương trình giáo dục phổ thông 2018 định hướng phát triển phẩm chất và năng lực học sinh, mục tiêu của chương trình nhằm để trả lời cho câu hỏi: Học xong chương trình học sinh làm được gì? Chính vì vậy mà cần phải đổi mới phương pháp dạy học, kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển phẩm chất và năng lực học sinh. Các phương pháp và hình thức tổ chức dạy học cần phải gắn nội dung bài học với những vấn đề thực tiễn và giáo viên tổ chức hoạt động để học sinh tìm hiểu và giải quyết được vấn đề, thông qua đó tiếp thu tri thức một cách chủ động. Giáo dục STEM cũng xuất phát từ vấn đề nảy sinh trong thực tiễn được xây dựng thành các chủ đề/bài học STEM, thông qua việc giáo viên tổ chức các hoạt động học sẽ giúp học sinh tìm ra được những giải pháp để giải quyết vấn đề mà chủ đề/bài học STEM nêu ra. 2.1.1. Tiến trình khoa học trong giáo dục STEM Tiến trình khoa học là cách mà các nhà khoa học thực hiện các nghiên cứu khoa học để tìm hiểu thế giới tự nhiên và đưa ra các giải thích dựa trên những bằng chứng thu được từ công việc của mình. Tương tự như vậy, trong giáo dục STEM, thông qua tiến trình khoa học, học sinh có thể sử dụng các nghiên cứu khoa học để tự khám phá thế giới tự nhiên. Đây là một cách để đặt câu hỏi và trả lời các câu hỏi khoa học bằng cách quan sát và thực hiện các thí nghiệm. Tiến trình khoa học cung cấp cho học sinh cơ hội được thực hiện các hoạt động: (1) Đặt câu hỏi về những gì học sinh muốn tìm hiểu thêm. (2) Dự đoán hoặc đưa ra giả thuyết trả lời câu hỏi. (3) Kiểm tra giả thuyết bằng cách lập kế hoạch và tiến hành các thí nghiệm hoặc quan sát. (4) Theo dõi và ghi lại những gì xảy ra (5) Sử dụng thông tin thu được từ các quan sát/thí nghiệm phân tích và rút ra kết luận. (6) Chia sẻ và phổ biến kết quả. 11
Các hoạt động này được sắp xếp thành một tiến trình sau (hình 3): Quan sát Rút ra kết luận (lí thuyết mới/đã được xác thực) Đặt câu hỏi Hoàn thiện, mở rộng, hoặc bác bỏ các giả thuyết Thu thập và phân tích dữ liệu Xây dựng các giả thuyết Kiểm nghiệm bằng thực nghiệm Hình 3. Tiến trình khoa học trong giáo dục STEM 2.1.2. Quy trình thiết kế kĩ thuật trong giáo dục STEM Cách tiếp cận này được áp dụng trong giáo dục STEM với mục đích tìm ra giải pháp cho các vấn đề. Nó giúp học sinh học cách áp dụng phương pháp tiếp cận giải quyết vấn đề được sử dụng bởi các kĩ sư. Trong cách tiếp cận này, học sinh học để: (1) xác định vấn đề dựa trên nền tảng khoa học, (2) thu thập thông tin để phát triển các giải pháp có thể nhờ vào tri thức khoa học và công cụ công nghệ, (3) phát triển các giải pháp, (4) thiết kế và xây dựng mô hình, (5) thử nghiệm, xác nhận và đánh giá mô hình, (6) chia sẻ kết quả. 12
Tập huấn cán bộ quản lí, giáo viên về xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong giáo dục trung học Quy trình thiết kế kĩ thuật được sơ đồ hoá như sau: Xác định vấn đề Tiến hành nghiên cứu bối cảnh Cụ thể hóa các yêu cầu Phác họa ý tưởng, đánh giá, lựa chọn giải pháp Dựa trên kết quả, thay đổi thiết kiết, tạo ra Xây dựng, tạo ra nguyên mẫu giải mẫu thử, kiểm nghiệm pháp và đánh giá Kiểm nghiệm giải pháp Giải pháp đáp ứng yêu cầu Giải pháp đáp ứng một phần / không đáp ứng yêu cầu Phổ biến kết quả Hình 4: Quy trình thiết kế kĩ thuật trong giáo dục STEM Vẫn còn một số hạn chế trong việc áp dụng thiết kế kĩ thuật để giải quyết vấn đề. Các hạn chế này bao gồm (i) tình huống và bối cảnh của vấn đề, (ii) những thách thức mà học sinh phải thực hiện và (iii) nguồn lực (vật liệu, công cụ và thiết bị) có thể được sử dụng để giúp giải quyết vấn đề hoặc đối mặt với thách thức. 2.2. Cơ sở pháp lí Trong những năm qua, Đảng, Chính phủ, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã có nhiều văn văn bản chỉ đạo, hướng dẫn thực hiện và đổi mới giáo dục trong có liên quan đến giáo dục STEM được ban hành, cụ thể như: - Nghị quyết số 29/NQ–TW Hội nghị lần thứ 8 của Ban chấp hành Trung ương Đảng về đổi mới căn bản, toàn diện Giáo dục và Đào tạo; - Chỉ thị số 16/CT–TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4; 13
- Quyết định 522/QĐ–TTg ngày 14 tháng 5 năm 2018 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Đề án “Giáo dục hướng nghiệp và định hướng phân luồng học sinh trong giáo dục phổ thông giai đoạn 2018 – 2025”; - Công văn số 3535/ BGDĐT–GDTrH, ngày 27/5/2013 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá thông qua việc hướng dẫn xây dựng các chủ đề dạy học; - Công văn số 5555/BGDĐT–GDTrH, ngày 8/10/2014 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc đổi mới quản lí sinh hoạt chuyên môn theo hướng nghiên cứu bài học; - Công văn số 791/ BGDĐT–GDTrH, ngày 25/6/2013 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc thí điểm giao quyền tự chủ xây dựng kế hoạch nhà trường; - Các công văn hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ năm học đối với giáo dục trung học hằng năm; - Thông tư 32/2018/TT–BGDĐT của Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018; - Công văn số 4612/BGDĐT–GDTrH ngày 03/10/2017 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc hướng dẫn thực hiện chương trình giáo dục phổ thông hiện hành theo định hướng phát triển năng lực và phẩm chất học sinh từ năm học 2017–2018; - Kế hoạch số 10/KH–BGDĐT, ngày 7/1/2016 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc ứng dụng ICT trong quản lí các hoạt động giáo dục ở trường trung học năm học 2016– 2017, trong đó thí điểm triển khai giáo dục STEM tại một số trường trung học. 2.3. Cơ sở thực tiễn Trên thực tế, giáo dục trung học nước ta đã và đang thực hiện nhiều nhiệm vụ, giải pháp quan trọng như: - Tăng cường phân cấp quản lí, tăng quyền chủ động của các địa phương, cơ sở giáo dục trung học phổ thông trong việc thực hiện chương trình, xây dựng và thực hiện kế hoạch giáo dục; - Tích cực đổi mới phương thức dạy học nhằm phát huy tính chủ động, tích cực, sáng tạo và rèn luyện phương pháp tự học; tăng cường kĩ năng thực hành, vận dụng kiến thức, kĩ năng vào giải quyết các vấn đề thực tiễn; 14
Tập huấn cán bộ quản lí, giáo viên về xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong giáo dục trung học - Từ năm học 2011 - 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo chỉ đạo áp dụng phương pháp "Bàn tay nặn bột" và các phương pháp dạy học tích cực khác, đồng thời triển khai xây dựng mô hình trường phổ thông đổi mới đồng bộ phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá kết quả giáo dục. Bản chất của phương pháp dạy học này là tổ chức hoạt động học dựa trên tìm tòi, nghiên cứu; học sinh chiếm lĩnh được kiến thức, kĩ năng dựa trên các hoạt động trải nghiệm và tư duy khoa học; - Từ năm học 2011 - 2012 triển khai hoạt động nghiên cứu khoa học của học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông và tổ chức Cuộc thi khoa học, kĩ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh trung học (Cuộc thi) thu hút hàng ngàn học sinh tham gia; cử học sinh tham dự Cuộc thi khoa học, kĩ thuật quốc tế (Intel ISEF) và các cuộc thi, hội trợ, triển lãm quốc tế về sáng tạo khoa học, kĩ thuật. Các cuộc thi này coi trọng phát huy tư tưởng mới và rèn luyện năng lực sáng tạo, phong cách làm việc khoa học của học sinh. Giáo viên phổ thông cùng các giảng viên đại học, các nhà khoa học phối hợp hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức, kĩ năng trong hoạt động nghiên cứu khoa học, giải quyết các vấn đề của thực tiễn... - Từ năm học 2012 - 2013 triển khai thí điểm giáo dục thông qua di sản nhằm đổi mới hình thức tổ chức dạy học, tăng cường hoạt động trải nghiệm sáng tạo của học sinh và phát huy giá trị của các di sản vật thể, di sản phi vật thể của quốc gia và từng địa phương. Hình thức hoạt động giáo dục này được sự phối hợp tích cực và đánh giá cao của Bộ Văn hoá, Thể thao và Du lịch và UNESCO tại Việt Nam. Từ năm học 2013- 2014, việc giáo dục thông qua di sản đã được triển khai rộng rãi trên cả nước, thường gắn với các bộ môn: Lịch sử, Địa lí và một số hoạt động giáo dục. - Cuộc thi vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết tình huống thực tiễn dành cho học sinh trung học từ năm học 2012 - 2013 đã thu hút hàng trăm ngàn học sinh tham gia; các ”dự án” của học sinh được tham gia dự thi và chia sẻ qua internet đã thúc đẩy học sinh vận dụng kiến thức trong nhà trường vào giải quyết các vấn đề nảy sinh trong thực tiễn; tăng cường khả năng tự học, tự nghiên cứu của học sinh. - Đã và đang triển khai thí điểm mô hình dạy học gắn với sản xuất, kinh doanh và bảo vệ môi trường tại địa phương như: dạy học gắn với sản xuất, chế biến và tiêu thụ chè, mía đường, cam tại Tuyên Quang và Hòa Bình; dạy học gắn với sinh thái ở Lào Cai; dạy học gắn với làng nghề truyền thống, dạy học gắn với Bảo tàng Tài nguyên rừng ở Hà Nội; dạy học gắn với du lịch trải nghiệm tại Cần Thơ,... đã đem lại những kết quả 15
tích cực, có tác dụng gắn kết nhà trường, gia đình và doanh nghiệp sản xuất, kinh doanh trong hoạt động giáo dục, đồng thời góp phần phân luồng học sinh sau trung học phổ thông... - Tăng cường chỉ đạo việc hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức liên môn vào giải quyết các vấn đề thực tiễn thông qua "Dạy học dựa trên dự án", tổ chức các "Hoạt động trải nghiệm sáng tạo"; tổ chức câu lạc bộ âm nhạc, mỹ thuật, thể thao… có tác dụng huy động các bậc cha mẹ, các lực lượng xã hội tham gia giáo dục học sinh toàn diện... Những đổi mới trên đã góp phần đổi mới phương thức dạy học ở trường trung học, góp phần bước đầu triển khai giáo dục STEM trong nhà trường. 3. Vai trò và ý nghĩa của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kĩ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ giáo viên, chương trình, cơ sở vật chất. - Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh. - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. - Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương. 16
Tập huấn cán bộ quản lí, giáo viên về xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong giáo dục trung học - Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường trung học, học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường trung học cũng là cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. - Thích ứng với cách mạng công nghiệp 4.0: Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày càng lớn đòi hỏi ngành giáo dục cũng phải có những sự thay đổi để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Giáo dục STEM có thể tạo ra những con người có thể đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỷ mới có tác động lớn đến sự thay đổi nên kinh tế đổi mới. Các chương trình giáo dục của thế kỷ 20 chủ yếu tập trung vào Khoa học (S) và Toán học (M) mà xem nhẹ vai trò của công nghệ và kĩ thuật. Không chỉ cần Toán học và Khoa học, trong thế kỷ 21 học sinh còn cần công nghệ và kĩ thuật cũng như các kĩ năng mềm cần thiết khác như: kĩ năng tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, làm việc theo nhóm, và cộng tác. Chúng ta đang sống trong thời đại hòa nhập cao giữa các quốc gia có văn hóa khác nhau. Nhu cầu trao đổi công việc và nhân lực cũng ngày một cao. Trong bối cảnh như vậy đòi hỏi ngành giáo dục cũng cần chuẩn bị cho học sinh những kĩ năng và kiến thức theo chuẩn toàn cầu. Giáo dục STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kĩ năng cần thiết cho thế kỷ 21 đang và sẽ là mô hình giáo dục diện rộng trong tương lai gần của thế giới. Phương pháp giáo dục STEM là phương pháp giáo dục mới và có phương pháp tiếp cận khác trong giảng dạy và học tập, nên cần được sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội. Học STEM để đón đầu được xu hướng phát triển giáo dục tiên tiến, là bước đặt nền móng vững chắc cho sự phát triển đất nước trong tương lai. Các kĩ năng về kĩ thuật cho phép học sinh có thể tiếp cận những phương pháp, nền tảng để thiết kế và xây dựng các thiết bị từ đơn giản đến phức tạp mà xã hội cần – đã và đang sử dụng. Học sinh được cung cấp các kiến thức về công nghệ sẽ có khả năng sử dụng công nghệ thành thạo để hỗ trợ để đem lại tính hiệu quả cao hơn, nhanh hơn, chính xác trong công việc. Trong nền giáo dục không có Công nghệ (T) và Kĩ thuật (E) thì học sinh chỉ được trang bị những kĩ năng về lí thuyết về khái niệm, nguyên lí, công thức, 17
định luật mà không được trang bị kiến thức để áp dụng vào thực tiễn. Vì vậy việc Kết hợp các kĩ năng về STEM ngày càng trở nên quan trọng. 4. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 4.1. Định hướng chung a) Chương trình giáo dục phổ thông hiện hành được xây dựng theo định hướng nội dung, nặng về truyền thụ kiến thức, chưa chú trọng giúp học sinh vận dụng kiến thức học được vào thực tiễn. Các văn kiện của Đảng và Nhà nước về đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông như Nghị quyết 29, Nghị quyết 88 và Quyết định 404 đều xác định mục tiêu đổi mới chương trình giáo dục phổ thông là góp phần chuyển nền giáo dục nặng về truyền thụ kiến thức sang nền giáo dục phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực của người học. Ngày 4/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Chỉ thị của Thủ tướng đề ra những giải pháp và nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục STEM tại Việt Nam, mà một trong các giải pháp đó là: “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông”. Chỉ thị cũng giao nhiệm vụ cho Bộ GDĐT “thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017 - 2018…”. Với việc ban hành Chỉ thị trên, Việt Nam chính thức ban hành chính sách thúc đẩy giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông. Với những tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM sẽ được thúc đẩy theo những cách khác nhau. Lãnh đạo và quản lí thì quan tâm tới đề xuất các chính sách để thúc đẩy giáo dục STEM, quan tâm tới chuẩn bị nguồn nhân lực cho các ngành nghề STEM theo nghĩa hướng nghiệp, phân luồng. Người làm chương trình quán triệt giáo dục STEM theo cách quan tâm tới vai trò, vị trí, sự phối hợp giữa các môn học STEM trong chương trình. Giáo viên, người trực tiếp đứng lớp sẽ thể hiện STEM thông qua việc xác định các chủ đề liên môn, thể hiện nó trong mỗi tiết dạy, mỗi hoạt động dạy học để kết nối kiến thức học đường với thế giới thực, giải quyết các vấn đề thực tiễn, để nâng cao hứng thú, để hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất cho học sinh. 18
Tập huấn cán bộ quản lí, giáo viên về xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong giáo dục trung học Nhìn chung, khi đề cập tới STEM, giáo dục STEM, cần nhận thức và hành động theo cả hai cách hiểu sau đây: Một là, TƯ TƯỞNG (chiến lược, định hướng) giáo dục, bên cạnh định hướng giáo dục toàn diện, THÚC ĐẨY giáo dục 4 lĩnh vực: Toán học, Khoa học tự nhiên, Kĩ thuật, Công nghệ với mục tiêu “định hướng và chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành nghề liên quan tới các lĩnh vực STEM, nhờ đó, nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế”; Hai là, phương pháp TIẾP CẬN LIÊN MÔN (khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán) trong dạy học với mục tiêu: (1) nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM; (2) vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn; (3) kết nối trường học và cộng đồng; (4) định hướng hành động, trải nghiệm trong học tập; (5) hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất người học. b) Trong Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018, giáo dục STEM vừa mang nghĩa thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vừa thể hiện phương pháp tiếp cận liên môn, phát triển năng lực và phẩm chất người học. Trong Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018, giáo dục STEM đã được chú trọng thông qua các biểu hiện: + Chương trình giáo dục phổ thông mới có đầy đủ các môn học STEM. Đó là các môn toán, khoa học tự nhiên, công nghệ, tin học. Việc hình thành nhóm môn Công nghệ và Nghệ thuật ở giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp cùng với quy định chọn 5 môn học trong 3 nhóm sẽ đảm bảo mọi học sinh đều được học các môn học STEM; + Vị trí, vai trò của giáo dục tin học và giáo dục công nghệ trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 đã được nâng cao rõ rệt. Điều này không chỉ thể hiện rõ tư tưởng giáo dục STEM mà còn là sự điểu chỉnh kịp thời của giáo dục phổ thông trước cuộc cách mạng công nghiệp 4.0; + Có các chủ đề STEM trong chương trình môn học tích hợp ở giai đoạn giáo dục cơ bản như các môn Tự nhiên và Xã hội, Khoa học, Tin học và Công nghệ (ở tiểu học), môn Khoa học tự nhiên (ở trung học cơ sở); + Các chuyên đề dạy học về giáo dục STEM ở lớp 10, 11, 12; các hoạt động trải nghiệm dưới hình thức câu lạc bộ nghiên cứu khoa học, trong đó có các hoạt động nghiên cứu STEM; 19
+ Tính mở của chương trình cho phép một số nội dung giáo dục STEM có thể được xây dựng thông qua chương trình địa phương, kế hoạch giáo dục nhà trường; qua những chương trình, hoạt động STEM được triển khai, tổ chức thông qua hoạt động xã hội hóa giáo dục; c) Định hướng đổi mới phương pháp dạy nêu trong Chương trình giáo dục phổ thông phù hợp với giáo dục STEM ở cấp độ dạy học tích hợp theo chủ đề liên môn, vận dụng kiến thức liên môn giải quyết các vấn đề thực tiễn. Một số hình thức giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018: (i) Dạy học theo chủ đề liên môn; (ii) Hoạt động nghiên cứu khoa học của học sinh; (iii) Hoạt động câu lạc bộ khoa học - công nghệ; (iv) Hoạt động tham quan, thực hành, giao lưu với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp và doanh nghiệp. Các hoạt động dạy và học có thể được thực hiện ở phòng học bộ môn, vườn trường, không gian sáng chế (makerspaces),… hoặc ở các cơ sở giáo dục, đơn vị kinh tế – xã hội ngoài khuôn viên trường học. 4.2. Những nội dung liên quan đến giáo dục STEM thể hiện trong các môn học a) Cơ hội thực hiện giáo dục STEM trong chương trình môn Vật lí Môn vật lí thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, mô tả các hiện tượng tự nhiên và đặc tính của vật chất; nội dung môn vật lí bao gồm từ cấu tạo hạt cơ bản tới cấu trúc vũ trụ. Vật lí học là cơ sở của nhiều ngành kĩ thuật và công nghệ quan trọng. Vì vậy những hiểu biết và phương pháp nhận thức vật lí có giá trị to lớn trong quá trình nhận thức và trong cuộc sống. Có rất nhiều cơ hội trong việc tích hợp những nội dung vật lí với các môn học khác để thực hiện dạy học theo phương thức STEM, theo đó học sinh được vận dụng kiến thức vào thực tiễn, đem đến sự hứng thú và những trải nghiệm có ý nghĩa trong học tập môn học. Bản chất dạy học các ứng dụng kĩ thuật của vật lí có sự tích hợp rõ ràng giữa vật lí và kĩ thuật. Việc này càng rõ ràng hơn nếu vận dụng quy trình thiết kế kĩ thuật để tổ chức dạy học các kiến thức vật lí trong từng bài học. b) Cơ hội thực hiện giáo dục STEM trong chương trình môn Hóa học Hoá học là ngành khoa học thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, nghiên cứu về thành phần cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của các đơn chất và hợp chất. Hoá học có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết và thực nghiệm, là cầu nối các ngành khoa học tự nhiên khác 20